使用單片機(jī)對(duì)激光器驅(qū)動(dòng)電源的程序化控制，不僅能夠有效地實(shí)現(xiàn)上述功能，而且可提高整機(jī)的自動(dòng)化程度。同時(shí)為激光器驅(qū)動(dòng)電源性能的提高和擴(kuò)展提供了有利條件。

 　　1 總體結(jié)構(gòu)框圖

　　本系統(tǒng)原理如圖1所示，主要實(shí)現(xiàn)電流源驅(qū)動(dòng)及保護(hù)、光功率反饋控制、恒溫控制、錯(cuò)誤報(bào)警及鍵盤顯示等功能，整個(gè)系統(tǒng)由單片機(jī)控制。本系統(tǒng)中選用了C8051F單片機(jī)。C8051F單片機(jī)是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC)，他在一個(gè)芯片內(nèi)集成了構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)數(shù)據(jù)采集或控制系統(tǒng)所需要的幾乎所有模擬和數(shù)字外設(shè)及其他功能部件，如本系統(tǒng)中用到的ADC和DAC。這些外設(shè)部件的高度集成為設(shè)計(jì)小體積、低功耗、高可靠性、高性能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)提供了方便，也大大降低了系統(tǒng)的成本。光功率及溫度采樣模擬信號(hào)經(jīng)放大后由單片機(jī)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行運(yùn)算處理，反饋控制信號(hào)經(jīng)內(nèi)部D/A轉(zhuǎn)換后再分別送往激光器電流源電路和溫控電路，形成光功率和溫度的閉環(huán)控制。光功率設(shè)定從鍵盤輸入，并由LED數(shù)碼管顯示激光功率和電流等數(shù)據(jù)。

　　2 半導(dǎo)體激光器電源控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　目前，凡是高精密的恒流源，大多數(shù)都使用了集成運(yùn)算放大器。其基本原理是通過(guò)負(fù)反作用，使加到比較放大器兩個(gè)輸入端的電壓相等，從而保持輸出電流恒定。并且影響恒流源輸出電流穩(wěn)定性的因素可歸納為兩部分：一是構(gòu)成恒流源的內(nèi)部因素，包括：基準(zhǔn)電壓、采樣電阻、放大器增益(包括調(diào)整環(huán)節(jié))、零點(diǎn)漂移和噪聲電壓;二是恒流源所處的外部因素，包括：輸入電源電壓、負(fù)載電阻和環(huán)境溫度的變化。

　　2.1 慢啟動(dòng)電路

　　半導(dǎo)體激光器往往會(huì)因?yàn)榻釉谕?span id="sekkywa" class="hrefStyle">電網(wǎng)上的多種電器的突然開啟或者關(guān)閉而受到損壞，這主要是由于開關(guān)的閉合和開啟的瞬間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊電流，就是該電流致使半導(dǎo)體激光器損壞，介于這種情況，必須加以克服。因此，驅(qū)動(dòng)電源的輸入應(yīng)該設(shè)計(jì)成慢啟動(dòng)電路，以防損壞，如圖2所示：左邊輸入端接穩(wěn)壓后的直流電壓，右邊為輸出端。整個(gè)電路的結(jié)構(gòu)可看作是在射級(jí)輸出器上添加了兩個(gè)Ⅱ型濾波網(wǎng)絡(luò)，分別由L1，C1，C2和L2，C6，C7組成。電容C5構(gòu)成的C型濾波網(wǎng)絡(luò)及一個(gè)時(shí)間延遲網(wǎng)絡(luò)。慢啟動(dòng)輸入電壓V在開關(guān)和閉合的瞬間產(chǎn)生大量的高頻成分，經(jīng)過(guò)圖中的兩個(gè)Ⅱ型網(wǎng)絡(luò)濾出大部分的高頻分量，直流以及低頻分量則可以順利地經(jīng)過(guò)。到達(dá)電阻R和C組成的時(shí)間延遲網(wǎng)絡(luò)，C2和C4并聯(lián)是為了減少電解電容對(duì)高頻分量的電感效應(yīng)。

　　2.2 恒流源電路的設(shè)計(jì)

　　為了使半導(dǎo)體激光器穩(wěn)定工作，對(duì)流過(guò)激光器的電流要求非常嚴(yán)格，供電電路必須是低噪聲的穩(wěn)定恒流源驅(qū)動(dòng)，具體電路如圖3所示。